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19 Settembre 2021

Sviluppata in Cina la prima rete di comunicazione quantistica integrata

di Pietro Pisano
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Sviluppata in Cina la prima rete di comunicazione quantistica integrata

Ricercatori cinesi sono riusciti a stabilire un canale sicuro di collegamento quantistico tra due città che distano oltre 500 chilometri

Alcuni scienziati cinesi hanno creato la prima rete di comunicazione quantistica integrata al mondo, combinando oltre 700 fibre ottiche a terra con due collegamenti ‘Terra-satellite’, per ottenere la distribuzione delle chiavi quantistiche, su una distanza totale di 4 mila 600 chilometri per gli utenti in tutto il Paese. La distribuzione delle chiavi quantistiche è una tecnica che consente comunicazioni sicure tra dispositivi, utilizzando un protocollo crittografico in parte basato sulla meccanica quantistica. Questo metodo di comunicazione consente a due utenti di crittografare e decrittografare i messaggi che si scambiano, utilizzando una chiave univoca sconosciuta alle altre parti.
A differenza della crittografia convenzionale, la comunicazione quantistica è considerata ‘non hackerabile’ e sarà il futuro del trasferimento di informazioni per banche, reti elettriche e altri settori. Il fulcro della comunicazione quantistica è la distribuzione delle ‘chiavi’ quantistiche (Qkd), che utilizza gli stati quantistici delle particelle. In precedenza, nel 2016, la Cina ha lanciato il primo satellite di comunicazione quantistica al mondo (Quess, o Mozi/Micius) e ha raggiunto la distribuzione delle chiavi quantistiche con due stazioni di terra distanti 2 mila 600 chilometri. Nel 2017 è stata completata per Qkd una rete in fibra ottica di oltre 2 mila chilometri tra Pechino e Shanghai. Solo di recente, i ricercatori cinesi sono riusciti a stabilire un “collegamento quantistico sicuro” tra due città che distano tra loro oltre 500 chilometri, senza ricorrere ad alcuna crittografia intermedia. Il team, guidato da Jianwei Pan, Yuao Chen e Chengzhi Peng dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina a Hefei, ha riportato su ‘Nature’ i risultati del loro lavoro, il quale potrebbe  garantire un'applicazione pratica e globale della rete quantistica per le comunicazioni future.
La rete internet quantistica è basata sul fenomeno dell’entanglement, in base al  quale due o più particelle (quantistiche) sono legate intrinsecamente, cosicché qualsiasi operazione di misura effettuata su una di esse venga a riflettersi istantaneamente sull’altra. Le particelle ‘entangled’ sono utilizzate per creare ‘chiavi segrete’ con cui decodificare le informazioni. I ‘foProfessor_Pan.jpgtoni’ vengono lanciati in orbita per essere agganciati dai satelliti, che a loro volta li ‘rimbalzano’ a migliaia di chilometri. Se anche qualcuno provasse a intercettarli, i dati stessi verrebbero danneggiati. E chi riceve le informazioni dall’altra parte, se ne accorgerebbe. I fotoni, particelle di luce, nella tecnologia di crittografia permettono di dire a chi riceve un messaggio se qualcuno ha intercettato i dati e capire se qualunque oggetto sia stato modificato. Utilizzando ‘relè’ affidabili, nella prima rete di comunicazione quantistica integrata al mondo, sviluppata in Cina, i collegamenti ‘satellite-Terra’ sono stati integrati per servire più di 150 utenti industriali, comprese banche statali e locali, reti elettriche municipali, siti web di e-government. "Il nostro lavoro mostra che la tecnologia di comunicazione quantistica è sufficientemente matura per applicazioni pratiche su larga scala", ha affermato Jianwei Pan, professore dell'Ustc. “Allo stesso modo”, ha aggiunto, “una rete di comunicazione quantistica globale può essere stabilita se vengono combinate reti quantistiche nazionali di diversi Paesi e se università, istituzioni e aziende si uniscono per standardizzare i relativi protocolli, hardware e via dicendo”. Successivamente, il team amplierà ulteriormente la rete in Cina e con i suoi partner internazionali provenienti da Austria, Italia, Russia e Canada, mirando a sviluppare satelliti Qkd e ricevitori terrestri su piccola scala ed economici, nonché satelliti in orbita terrestre ‘medio-alta’.
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